Какая сталь называется легированной?

Классификация легированных сталей

Классификацию легированных сталей разные авторы осуществляют по-разному. Наиболее общеприменимые способы классификации легированных сталей предлагается, в частности, в литературных источниках [1, 2]; авторы классифицируют легированные стали: по равновесной структуре (структура в равновесном состоянии), по структуре после охлаждения на воздухе, по составу легированных сталей (количеству легирующих элементов) и по их назначению.

Классификация легированных сталей по равновесной структуре

Классификация легированных сталей по структуре в равновесном состоянии (по равновесной структуре) предложена Обергоффером и иногда называется классификация по Обергофферу. Изначально эта классификация включала в себя четыре основных класса (доэвтектоидные стали, эвтектоидные стали, заэвтектоидные стали, ледебуритные стали); впоследствии была доработана.

©ИЦМ(www.modificator.ru)

Структурные классы легированных сталей

Структурные классы легированных сталей – классификационная характеристика легированных сталей по структуре в условиях равновесия [3]. Существуют доэвтектоидные стали, содержащие в структуре эвтектоид и избыточный легированный феррит; эвтектоидные стали, имеющие перлитную структуру, и заэвтектоидные стали, содержащие эвтектоид и избыточные (вторичные) карбиды типа М3С, выделяющиеся при охлаждении из аустенита. Все эти стали объединяют в один класс – перлитные стали.

Стали, имеющие в структуре в литом состоянии эвтектику типа ледебурита, называют ледебуритными сталями. При низком содержании углерода и большом количестве легирующего элемента образуется сталь со структурой из легированного феррита с некоторым количеством карбидов – сталь ферритного класса. При высоком содержании в стали легирующего элемента, расширяющего область γ-фазы (Ni, Mn), получается структура аустенита, а сталь называют сталью аустенитного класса.

Стали, в которых частично протекает превращение αγ, называют сталями полу-ферритного и полу-аустенитного класса, и их структура состоит из аустенита и феррита.

Для наглядности дополнительно представим структурные классы легированных сталей в виде списка:

Классификация легированных сталей по структуре после охлаждения на воздухе

©ИЦМ(www.modificator.ru)

Классификация легированных сталей по структуре после охлаждения на воздухе была предложена французским учёным Гийе и поэтому иногда называется классификация по Гийе. Эта классификация учитывает структуру, получаемую на спокойном воздухе стальных образцов небольшой толщины; выделяют три основных класса сталей:

1. перлитный класс;
2. мартенситный класс;
3. аустенитный класс.

Стали перлитного класса характеризуются относительно малым содержанием легирующих элементов, стали мартенситного класса — более значительным и, наконец, стали аустенитного класса — высоким содержанием легирующих элементов.

Классификация легированных сталей по структуре после охлаждения на воздухе условна и относится только к случаю охлаждения на воздухе стальных образцов относительно небольшого размера.

Классификация легированных сталей по составу

Классификационным признаком в данном случае является наличие в стали тех или иных легирующих элементов. В зависимости от состава легированные стали классифицируют на никелевые, хромистые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и т.п. [1].

Классификация легированных сталей по назначению

В зависимости от назначения легированные стали объединяются в следующие группы:

• Конструкционная сталь
• Инструментальная сталь
• Стали и сплавы с особыми свойствами

Помимо вышеописанного стали также иногда классифицируют: по степени легирования (низколегированные, среднелегированные, высоколегированные); по числу легирующих элементов (трёхкомпонентные, четырёхкомпонентные) и т.д.

©ИЦМ(www.modificator.ru)

Маркировка легированных сталей

Принципы маркировки легированных сталей в России. Система маркировки легированных сталей в России разработана буквенно-цифровая, принятая в ГОСТах, когда каждая марка легированной стали содержит определенное сочетание букв и цифр.

Легирующие элементы при этом обозначаются следующими буквами: X — хром, Н — никель, В — вольфрам, М — молибден, Ф — ванадий, Т — титан, Ю — алюминий, Д — медь, Г — марганец, С — кремний, К — кобальт, Ц — цирконий, Б — ниобий, Р — бор. Буква А указывает содержание азота, если находится в середине марки легированной стали; в конце марки буква А обозначает, что сталь высококачественная.

Цифры в марках сталей обозначают содержание элементов по определённым существующим правилам. Для некоторых групп сталей принимают дополнительные обозначения марок, по различным признакам. Более подробно с принципами маркировки сталей можно ознакомиться в литературе [1, 2].

Несмотря на то, что для всех сталей невозможно применить в полном объёме систему маркировки ГОСТов, она всё же наиболее удобна, наглядна, и значительно превосходит в этом смысле принятую систему маркировки сталей в других странах.

Подготовлено: Корниенко А.Э. (ИЦМ)

Лит.:

1. Гуляев А.П. Металловедение. — М.: Металлургия, 1977. — УДК669.0(075.8)
2. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И., Войткун Ф. Материаловедение: Учебник для вузов. — М.: МИСИС, 1999. — 600 с.
3. Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.: ил., ISBN 5-217-00241-1

Источник: http://www.modificator.ru/terms/steel_class.html

Легированные стали: классификация и маркировка

Легированная сталь — это сталь, содержащая специальные легирующие добавки, которые позволяют в значительной степени менять ряд ее механических и физических свойств. В данной статье мы разберемся, что из себя представляет классификация легированных сталей, а также рассмотрим их маркировку.

Круглый прокат из легированной стали

Классификация легированных сталей

По содержанию в составе стали углерода идет разделение на:

В зависимости от общего количества в их составе легирующих элементов, которые содержит легированная сталь, она может принадлежать к одной из трех категорий:

1. низколегированная (не более 2,5%);
2. среднелегированная (не более 10%);
3. высоколегированная (от 10% до 50%).

Свойства, которыми обладают легированные стали, определяет и их внутренняя структура. Поэтому признаку классификация легированных сталей подразумевает разделение на следующие классы:

1. доэвтектоидные — в составе присутствует избыточный феррит;
2. эвтектоидные — сталь имеет перлитную структуру;
3. заэвтектоидные — в их структуре присутствует вторичные карбиды;
4. ледебуритные — в структуре присутствует первичные карбиды.

По своему практическому применению легированные конструкционные стали могут быть: конструкционные (подразделяются на машиностроительные или строительные), инструментальные, а также стали с особыми свойствами.

Назначение конструкционных легированных сталей:

• Машиностроительные — служат для производства деталей всевозможных механизмов, корпусных конструкции и тому подобного. Отличаются тем, что в подавляющем большинстве случаев проходят термическую обработку.
• Строительные — чаще всего используются при изготовлении сварных металлоконструкций и термической обработке подвергаются в редких случаях.

Классификация машиностроительных легированных сталей выглядит следующим образом.

• Жаропрочные стали активно используются для производства деталей, предназначенных для работы в сфере энергетики (например, комплектующие паровых турбин), а также из них делают особо ответственный крепеж. В качестве легирующих добавок в них используют хром, молибден, ванадий. Жаропрочные относятся к среднеуглеродистым, среднелегированным, перлитным сталям.
• Улучшаемые (из категорий среднеуглеродистых, низко- и среднелегированных) стали, при производстве которых используют закалку, применяются для изготовления сильно нагруженных деталей, испытывающих нагрузки переменного характера. Отличаются чувствительностью к концентрации напряжения в рабочей детали.
• Цементуемые (из категорий низкоуглеродистых, низко- и среднелегированных) стали, как можно понять по названию, подвергаются цементации и следующей после нее закалке. Их применяют для изготовления всевозможных шестерен, валов и других похожих по назначению деталей.

Зависимость толщины цементованного слоя от температуры и времени обработки

Классификация строительных легированных сталей подразумевает их разделение на следующие виды:

• Массовая — низколегированные стали в виде труб, фасонного и листового проката.
• Мостостроительная — для автомобильных и ж/д мостов.
• Судостроительная хладостойкая, нормальная и повышенной прочности — хорошо противостоит хрупкому разрушению.
• Судостроительная хладостойкая высокой прочности — для сварных конструкций, которым предстоит работать в условиях низких температур.
• Для горячей воды и пара — допускается рабочая температура до 600 градусов.
• Низкоопущенные высокой прочности — применяются в авиации, чувствительны к концентрации напряжений.
• Повышенной прочности с применением карбонитритного упрочнения, создающим мелкозернистую структуру стали.
• Высокой прочности с применением карбонитритного упрочнения.
• Упрочненные прокаткой при температуре 700-850 градусов.

Применение инструментальных легированных сталей

Инструментальная легированная сталь широко используется при производстве разнообразного инструмента. Но помимо явного превосходства над углеродистой сталью в плане твердости и прочности, у легированной стали есть и слабая сторона — более высокая хрупкость. Поэтому для инструмента, который активно подвергается ударным нагрузкам, такие стали не всегда подходят. Тем не менее при производстве огромного перечня режущего, ударно-штампового, измерительного и прочего инструмента именно инструментальные легированные стали остаются незаменимыми.

Отдельно можно отметить быстрорежущую сталь, отличительными особенностями которой являются крайне высокая твердость и красностойкость до температуры 600 градусов. Такая сталь способна выдерживать нагрев при высокой скорости резания, что позволяет увеличить скорость работы металлообрабатывающего оборудования и продлить срок его службы.

К отдельной категории относятся легированные конструкционные стали, наделенные особыми свойствами: нержавеющие, с улучшенными электрическими и магнитными характеристиками. От того, какие элементы, а также в каких количествах преимущественно содержатся в них, они могут быть хромистыми, никелевыми, хромоникельмолибденовыми. Также они делятся на трех-, четырех- и более компонентные по числу содержащихся в них легирующих добавок.

Легирующие элементы и их влияние на свойства сталей

Маркировка легированных сталей указывает на то, какие добавки в ней содержатся, а также на их количественное значение. Но также важно знать и то, какое именно влияние на свойства металла оказывает каждый из этих элементов в отдельности.

Хром

Добавка хрома увеличивает коррозионную стойкость, повышает прочность и твердость, является основным компонентом при создании нержавеющей стали.

Никель

Добавление никеля повышает пластичность, вязкость стали и коррозионную стойкость.

Титан

Титан уменьшает зернистость внутренней структуры, повышая прочность и плотность, улучшает обрабатываемость и коррозионную стойкость.

Ванадий

Молибден

Добавка молибдена дает возможность улучшить прокаливаемость, повысить коррозионную устойчивость и снизить хрупкость.

Вольфрам

Вольфрам повышает твердость, не дает зернам увеличиваться при нагреве и снижает хрупкость при отпуске.

Кремний

При содержании до 1-15% кремний повышает прочность, сохраняя вязкость. При увеличении процента содержания кремния повышается магнитопроницаемость и электросопротивление. Также данный элемент увеличивает упругость, стойкость к коррозии и сопротивляемость к окислению, но также повышает хрупкость.

Кобальт

Введение кобальта увеличивает ударопрочность и жаропрочность.

Алюминий

Добавление алюминия способствует повышению окалиностойкости.

Таблица назначения некоторых видов стали

Отдельно стоит упомянуть примеси и их влияние на свойства сталей. Любая сталь всегда содержит технологические примеси, так как полностью удалить их из состава стали чрезвычайно трудно. К такого рода примесям относятся углерод, серу, марганец, кремний, фосфор, азот и кислород. Углерод

Оказывает на свойства стали очень значительное влияние. Если его содержится до 1,2%, то углерод способствует повышению твердости, прочности, предела текучести металла. Превышение указанного значения способствует тому, что начинает значительно ухудшаться не только прочность, но и пластичность.

Марганец

Если количество марганца не превышает 0,8%, то он считается технологической примесью. Он призван повысить степень раскисления, а также противостоять негативному влиянию серы на сталь.

Сера

При превышении содержания серы выше 0,65% механические свойства стали существенно снижаются, речь идет об уменьшении уровня пластичности, коррозионной стойкости, ударной вязкости. Также высокое содержание серы негативно влияет на свариваемость стали.

Фосфор

Даже незначительное превышение содержания фосфора выше необходимого уровня чревато повышением хрупкости и текучести, а также снижением вязкости и пластичности стали.

Азот и кислород

При превышении определенных количественных значений в составе стали вкрапления данных газов повышают хрупкость, а также способствуют понижению ее выносливости и вязкости.

Водород

Слишком большое содержание водорода в стали ведет к увеличению ее хрупкости.

Использование легированных сталей

Сегодня сложно найти сферу жизни и деятельности, в которых бы не использовалась легированная сталь. Из инструментальных и конструкционных сталей производится практически любой инструмент: резцы, фрезы, штампы, измерительные устройства, шестерни, пружины, подвески, растяжки и многое другое. Нержавеющие легированные стали активно используются и в быту, из них изготавливают посуду, корпуса и другие элементы многих видов бытовой техники.

Легированные стали по причине их высокой стоимости используются только для производства самых ответственных конструкций и деталей, где изделия из других металлов просто не смогут выполнить возложенные на них задачи.

Источник: http://met-all.org/stal/legirovannye-stali-markirovka.html

Углеродистые и легированные стали — Технарь

Легированные стали это тоже сплавы железа Fe с углеродом С , но с специально добавленными легирующими элементами (хром, марганец, кремний, титан, ванадий и другие химические элементы), придающими стали какие-то необходимые свойства. По назначению (рис.1.31) углеродистые стали делятся на конструкционные и инструментальные .

По способу производства могут быть стали: мартеновские, конверторные, бессемеровские, томасовские, кислородно – конверторные и электростали.

Конструкционные стали различаются по качеству:

• обыкновенного качества ;
• качественные углеродистые;
• высококачественные.

С возростанием цифры в марке стали обыкновенного качества группы А (табл.1.5) увеличиваются прочностьsв и твердость НВ, но снижается пластичность d и ударная вязкость стали( рис.1.33). Это происходит за счет изменения химического состава , в первую очередь содержания углерода.

При разливке стали в ней может оставаться кислород, который удаляется непосредственно в сталеразливочном ковше:

 FeO+ C     Fe+ CO2.

В зависимости от степени раскисления стали могут быть: кипящими (КП),содержащими менее 0,05 % Si; спокойными ( СП ), содержащими до 0,15… 0,3 % Si ; полуспокойными ( ПС). По стоимости кипящие стали (Ст1кп, Ст2кп, Ст3кп,Ст4кп) самые дешевые, но имеют порог хладноломкости на 30… 40 % выше (рис.1.34), чем стали спокойные ( Ст1сп, Ст2сп,…). Поэтому для ответственных сварных конструкций, особенно работающих при низких температурах в условиях Тюменского Севера , используют спокойные стали.

С повышением содержания углерода свариваемость сталей ухудшается, поэтому стали Ст5, Ст6 применяются для элементов строительных конструкций не подвергаемых сварке.

Стали группы Б различаются (табл. 1.6) по химическому составу :БСт0, БСт1, БСт2 ,БСт3, БСт4, БСт5,.БСт6. С ростом цифры в марке стали увеличивается содержание углерода ,кремния и марганца. Естественно, что это приводит к увеличению прочности и пластичности и к снижению ударной вязкости.

Примечание: 1. В стали марки БСт0 — фосфора не более 0,07, серы — 0,06%. 2. Во всех марках стали, указанных в таблице, кроме БСт0, фосфора не должно быть больше 0,04%; серы — 0,05; хрома, никеля, меди — 0,3 каждого элемента; мышьяка — 0,08%.

Стали обыкновенного качества выпускаются в виде проката : швеллер, труба, лист, пруток, балка и т. д. Углеродистые стали специального назначения (мосто — и судостроения, сельскохозяйственного машиностроения). имеют дополнительные индексы, например, для мостовых конструкций используется сталь Ст3мост.

М — мартеновская, Б — бессемеровская сталь. Например, мартеновская спокойная сталь : МСт2сп. Спокойные стали имеют более высокие ударные вязкости и сопротивление динамического разрушения.

Качественные углеродистые стали подразделяются на две группы : с нормальным содержанием марганца ( 0,5кп, 0,8кп, …20, 25, …., 85.) и с повышенным( 0,7 …1,2 % Mn) содержанием марганца (15Г, 20Г,…,70Г) и содержат меньшее количество серы S (до 0,04%) и фосфора Р (до 0,03% ), чем стали обыкновенного качества.

Низкоуглеродистые стали 0,8кп, 0,5кп используются для листовой штамповки., а стали 10,15, …20,25 – для изготовления сварных конструкций .

Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45 и 50 применяются для изготовления (с нормализацией и поверхностной закалкой) деталей, подверженных большим нагрузкам, так, например, из сталей 45, 50 изготовляются коленчатые валы и другие ответственные деталей. автотракторных двигателей .

Высокоуглеродистые качественные стали 55, 60, 65 и 70 используются для изготовления деталей ( пружины, рессоры, зубчатые колеса и т. д.) с последующей их термической обработкой .

Высококачественные стали обозначаются буквой А в конце марки : У7А, У8А,…, У13А, они содержат еще более низкое по сравнению с качественными сталями количество серы S (до 0,02%) и фосфора Р (до 0,03%).

Инструментальные качественные углеродистые стали (У7, У8, ….,У13) используются для изготовления режущего (сверло, резец,…), измерительного (линейки, калибры,…) и штамповочного инструмента. Цифра в марке инструментальных сталей показывает содержание углерода в десятых долях процента ( в других марках- сотые доли процента)

Легированные стали

Углеродистые стали имеют недостаточную прочность, повышенную склонность к старению и низкую коррозийную стойкость, плохо прокаливаются, хрупки при низких температурах и т.д. Поэтому очень важно улучшить эксплуатационные характеристики сталей, получить стали с особыми свойствами, например, жаропрочные, нержавеющие и т.д. Это достигается изменением химического состава стали .

Сталь называется легированной, если в неё вводятся специальные (легирующие) элементы, изменяющие её свойства (табл. 1.7) ,или в ней имеется более 1% Si, или Mn. Эти легирующие элементы в буквенном виде включаются в марки сталей :

В-вольфрам,Ф-ванадий,К-кобальт,С-кремний,М-молибден,Г-марганец,Д-медь,Н-никель,Т-титан, Х-хром,Р-бор,П-фосфор,А-азот,Ю-алюминий,Б-ниобий,Е-селен,Ц-цирконий.

По химическому составу легированные стали могут быть:

• -низколегированными (суммарное количество легирующих элементов до 2,5%);
• -среднелегированными (2,5 …10% легирующих элементов);
• -высоколегированными ( > 10% легирующих элементов).

Сталь может быть легирована только одним элементом : хромистая (Cr), никелевая (Ni), ванадиевая (Wa) ; двумя, тремя и более элементами, например, хромоникелеванадиевая сталь 18Х2Н4В. Марка этой стали расшифровывается следующим образом: среднелегированная ( 2% хрома+ 4% никеля + 1% ванадия = 7% легирующих элементов) хромоникелеванадиевая сталь, содержащая 0,18 % углерода, 2% хрома, 4% никеля и 1% вольфрама.

https://www.youtube.com/watch?v=GvK6G-Pc1Go

Марка стали 40 ХН4А расшифровывается как высококачественная (индекс А в конце обозначения), среднелегированная (1% хрома +4% никеля=5% легирующих элементов) хромистоникелиевая сталь, содержащая 0,4 % углерода, 1 % хрома и 4 % никеля .

Химические элементы могут образовывать с железом химические соединения и твердые растворы замещения.

Элементы первой группы- аустенитообразующие (Ni, Mn, C, N, Cu, Cd), расширяют g область диаграммы железо-углерод, повышая точку А4 и снижая А3. Легирующие элементы 1 — ой группы улучшают закалку. Легированный аустенит увеличивает прочность стали не только при комнатных, но и при повышенных температурах, улучшает ее коррозионную стойкость.

Элементы второй группы – ферритообразующие (Al, Si, W, Ti, Mo, Cr) сужают g область и расширяют d область. Они понижают точку А4 и повышают точку А3. Легирующие элементы 2 — ой группы растворяются в феррите, изменяют его свойства и, следовательно, свойства стали в целом.

Легированные стали подразделяются на конструкционные, инструментальные и со специальными химическими свойствами (жаропрочные, нержавеющие и т.д.)

Низколегированные конструкционные стали широко используются в строительстве и машиностроении. Это следующие стали.

Марганцовистые стали (15Г, 20Г,…, 30Г, 40Г и др.) содержат 0,7… 1,8% марганца, который образует с ферритом и аустенитом твердый раствор, а с углеродом карбиды.

Хромистые конструкционные стали (15Х, 20Х, …,50Х ), содержат около 1 % хрома. У них улучшается закалка, но пластичность после закалки почти не снижается , а твердость увеличивается.

Хромомолибденовая сталь 35ХМА используется для изготовления высоконагруженных болтов, шпилек, валов, шестерён. Она хорошо сваривается.

Применение низколегированных строительных сталей (10ХСНД, 15ХСНД, 16ГС, 16Г2СД, 09Г2, 14Г2 и др.) позволяют снизить вес строительных конструкций, повысить коррозионную стойкость, снизить чувствительность к низким температурам и к старению.

Нержавеющие стали содержат 0,1 …0,45 % С, 12 …14 % Cr. Окись хрома защищает изделие от разрушения в агрессивной среде. Высокой коррозионной стойкостью обладают и хромоникелевые сплавы ( 0,12 …0,14 % С; 17 …20 % Cr ; 8 …11 % Ni ).

Износостойкие стали  -это марганцовистые стали, содержащие 0,9 …1,1 % С и 12 …14 % Mn, из них изготовляются рабочие органы экскаваторов, драг и т.д.

Легирующие добавки вводят в сталь при её производстве в виде ферросплавов : ферросилициума, ферромарганца и феррохрома. Ферросплавы получают в доменных печах, но чаще их производят из руды или рудного концентрата методом восстановления в электропечах.

Ванадиевые (всего 0,06 …0,12 % ванадия ) стали только на 3…10 % дороже обычных углеродистых сталей, но в ряде случаев срок службы изделий повышается вдвое, существенно снижается вес узлов и машин в целом. Так крановые колеса и шестерни, изготовленные из ванадиевого сплава, долговечнее обычных в 1,5 …2 раза. Опорные катки гусеничных тракторов, изготовленные из ванадиевой стали, становятся долговечнее на 30%.

Арматурные стали

Имеется 7 классов ( табл.1.9) арматурной стали: А -I — круглого профиля ; А -II …А — VI — периодического профиля ( для повышенного сцепления с бетоном).

Основной характеристикой для арматурных сталей является предел текучести sт, т.к. в случае его превышения нарушается сцепление бетона с арматурным стержнем и появляются трещины в бетоне. Для увеличения предела текучести sт  проводят упрочнение арматуры (рис.1.35) путем предварительного растягивания (Lр ) стальных стержней арматуры на 3,5 …5,5 % их первоначальной длины (Lо ).

При растягивании происходят зональные разрушения в кристаллической решетке, возникает «наклеп», т.е. упрочнение материала в наименее «слабых» сечениях. После предварительного растяжения начальная длина стержня увеличивается до Lу, а площадка текучести sто после предварительного растяжения перемещается sту по оси ординат к верху.

При работе предварительно деформированного стержня его растяжение происходит по пунктирной линии ; прочность железобетона существенно возрастает, т.к. sт у> sто.

Источник: https://tehnar.net.ua/uglerodistyie-i-legirovannyie-stali/

Легированные стали

//Полезная информация / Справочная информация / Легированные стали

Специалисты компании «Серебряный мир 2000» готовы ответить на все интересующие Вас вопросы

Запросить цены

Детали трубопроводов
Запорная арматура
Изоляция трубопроводов

Легированная сталь — сталь, которая кроме обычных примесей содержит элементы, специально вводимые в определённых количествах для обеспечения требуемых физических или механических свойств. Эти элементы называются легирующими.

Легирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают опасность хрупкого разрушения. В качестве легирующих добавок применяют хром, никель, медь, азот (в химически связанном состоянии), ванадий и др.

Легированную сталь по степени легирования разделяют на три группы:

•  Низколегированная сталь (легирующих элементов до 2,5 %),
•  Среднелегированная сталь (от 2,5 до 10 %),
•  Высоколегированная сталь (от 10 до 50 %).

Область применения конструкционной легированной стали очень велика.
Применение легированной стали экономит металл, повышает долговечность изделий.

По назначению легированные стали делятся на группы:

• Конструкционная сталь;
• Инструментальная сталь;
• Сталь с особыми физическими и химическими свойствами.

Конструкционная легированная сталь согласно ГОСТ 4543 — 71 делится на три группы:

• Качественная;
• Высококачественная;
• Особо высококачественная.

В легированной стали наряду с обычными примесями (сера, кремний, фосфор) имеются легирующие, т.е. связывающие элементы: хром, вольфрам, молибден, никель, а также кремний и марганец в повышенном количестве. Легированная сталь обладает высоко ценными свойствами, которых нет у углеродистой стали.

Влияние конкретных элементов на свойства стали:

Хром	повышает твердость, коррозионностойкость;
Никель	повышает прочность, пластичность, коррозионностойкость;
Вольфрам	увеличивает твердость и красностойкость, т.е. способность сохранять при высоких температурах износостойкость;
Ванадий	повышает плотность, прочность, сопротивление удару, истиранию;
Кобальт	повышает жаропрочность, магнитопроницаемость;
Молибден	увеличивает красностойкость, прочность, коррозионностойкость при высоких температурах;
Марганец	при содержании свыше 1 процента увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок;
Титан	повышает прчность, сопротивление коррозии
Алюминий	повышает окалиностойкость;
Ниобий	повышает кислотостойкость;
Медь	уменьшает коррозию.

Наибольшее распространение получили следующие легированные стали:

Хромистые	Хорошая твердость и прочность	15Х, 15ХА, 20Х, 30Х, 30ХРА, 35Х, 40Х, 45Х
Марганцовистые	Высокая износоустойчивость	20Г, 50Г, 10Г2, 09Г2С
Хромомарганцевые	Повышенная пластичность и вязкость	19ХГН, 20ХГТ, 18ХГТ, 30ХГА, 25Х2ГНТА-ВД
Кремнистые и хромокремнистые	Высокая твердость и упругость	33ХС, 38ХС
Хромомолибденовые и хромомолибденованадиевые	Особая прочность, стойкость к истиранию	30ХМА, 15ХМ, 15Х5М, 15Х1МФ
Хромомарганцевокремнистые стали («хромансиль»)	Хорошие технологические свойства: обрабатываемость режущим инструментом, штампуемость в холодном состоянии и свариваемость, а также достаточно высокая прочность и вязкость	14ХГСА, 30ХГСА, 35ХГСА
Хромоникелевые	Особая прочность и пластичность	12Х2Н4А, 20ХН3А, 12ХН3А
Хромоникелевольфрамовые, хромоникелеванадиевые	Особая прочность и пластичность	12Х2НВФА, 20Х2Н4ФА, 30ХН2ВА

Источник: http://www.sm2000.ru/legirovannie-stali

Pereosnastka.ru

Классификация и маркировка легированной стали

Категория:

Сплавы

Классификация и маркировка легированной стали

Легированной сталью называют сталь, содержащую, помимо углерода и обычных примесей, .также и другие элементы, улучшающие ее свойства. ‘

Для легирования стали применяют хром, никель, марганец, кремний, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан, алюминий, медь и другие элементы. Марганец считается легирующим компонентом лишь при содержании его в стали более 1%, а кремний — при содержании более 0,8%.

Вводимые в сталь легирующие элементы изменяют ее механические, физические и химические свойства. В зависимости от назначения стали в нее вводят те или иные элементы, изменяющие свойства в нужном направлении. Важно отметить, что легированная сталь большинства марок приобретает высокие физико-механические свойства только после термической обработки. По суммарному количеству содержащихся в стали легирующих элементов она делится на низколегированную (суммарное содержание легирующих элементов менее 2,5%), среднелегированную (от 2,5 до 10%) и высоколегированную (более 10%).

Существенным недостатком углеродистой стали является то, что эта сталь не обладает нужным сочетанием механических свойств.

С увеличением содержания углерода увеличиваются прочность и твердость, но одновременно резко уменьшаются пластичность и вязкость, растет хрупкость.

Закаленные на мартенсит резцы и другие режущие инструменты углеродистой инструментальной стали тверды, но не выдерживают высокой скорости резания, так как теряют режущие свойства уже при нагреве до температуры 200°. Кроме того, режущие инструменты из углеродистой стали очень хрупки и непригодны для выполнения операции с ударной нагрузкой На инструмент.

Глубина проникновения закалки (прокаливаемость) углеродистой стали также невелика в связи с ее большой критической скоростью закалки. В результате на мартенсит закаливается только поверхностный слой деталей; внутренние слои оказываются закаленными на троостит или сорбит, а у более или менее массивных деталей — вовсе незакаленными. Таким образом, углеродистая сталь часто не отвечает требованиям ответственного машиностроения и инструментального производства. В таких случаях необходимо применять легированную сталь.

Легирующие элементы, вводимые в сталь, могут вступать в различные взаимодействия с железом и углеродом.

Все легирующие элементы образуют с железом как в у-, так и в а-модификации твердые растворы различной концентрации, т. е. могут входить в аустенит и феррит, упрочняя их.

Однако на интервал существования у-железа примеси оказывают различное влияние: одни (например, никель) расширяют область существования у-железа и при достаточном их содержании делают аустенит устойчивым даже при комнатной температуре (такие стали называют аустенитными); другие (например, хром), наоборот, уменьшают интервал существования у-железа и могут совсем устранить аустенитное превращение.

При достаточном содержании таких элементов (например, более 13% Сг) у-железо существовать не будет, и при всех температурах, вплоть до плавления, структура стали будет состоять только из феррита. Такие стали называют ферритными. Они закалки не принимают.

2) элементы, не образующие в присутствии железа карбидов и входящие в твердый раствор — феррит (никель, кремний, кобальт, алюминий, медь).

Легированную сталь классифицируют по одному из следующих признаков:а) по структуре в отожженном состоянии;б) по структуре в нормализованном состоянии;

в) по назначению и др.

Классификация по структуре в отожженном состоянии. В зависимости от входящих в состав стали структурных составляющих различают доэвтектоидную, заэвтектоидную и ледебуритную сталь.

На рис. 1 приведена структурная диаграмма отожженной хромовой стали в зависимости от содержания углерода и хрома. При малых содержаниях хрома сталь может быть доэвтектоидной, эвтектоидной, заэвтектоидной и ледебуритной. Ледебуритная сталь по существу является хромовым белым чугуном, но хром настолько улучшает его свойства, что он удовлетворительно куется и в производстве используется как сталь.

Карбиды хрома, как и карбиды других элементов, играют в структуре ту же роль, что и цементит, частично замещая его в перлите и аустените. Поэтому в хромовых сталях перлит образуется не при 0,8% С, а при меньшем его содержании. Следовательно, карбидообразующие легирующие элементы (в том числе и хром) сдвигаютвлевоточки5и£’ диаграммы состояния системы железо—цементит. Концёнтрация легированного эвтектоида (точка S) для стали с различным содержанием хрома характеризуется линией I, а предельная концентрация углерода в легированном аустените-—линией II (рис. 1).

Рис. 1. Диаграмм разделения хромовой стали по структуре

Рис. 2. Диаграмма закал ивае» мости на воздухе никелевой стали

Доэвтектоидная сталь состоит из легированного перлита и избыточного легированного феррита, заэвтектоидная — из легированного перлита и карбидов, а ледебуритная — из легированны ледебурита и перлита и карбидов.

На диаграмме указана также область ферритной стали, получающейся при большом количестве хрома и малом количестве углерода.

Классификация по структуре в нормализованном состоянии. На рис. 2 приведена структурная диаграмма для охлажденной на воздухе никелевой стали в зависимости от содержания в ней никеля и углерода. Диаграмма показывает, что при охлаждении на воздухе может быть получена структура аустенита, мартенсита или смеси феррита с цементитом (перлит, сорбит, троостит) в зависимости от количества никеля и углерода. В соответствие с этим сталь делят на классы: аустенитный, мартенситный и перлитный.

Это объясняется тем, что при повышенном содержании легирующих элементов (в частности, никеля) точка мартенситного превращения на диаграмме изотермического распадения аустенита понижается и может быть ниже нуля. Тогда при охлаждении на воздухе до комнатной температуры в стали сохранится аустенит без мартенсита.

Заштрихованные участки диаграммы указывают состав стали, занимающий положение промежуточных классов: перлито-мартенситного и мартенсито-аустенитного.

Аналогичные диаграммы могут быть построены также для стали, легированной другими элементами, причем, кроме трех названных классов, могут образоваться, как это мы уже видели на примере хромовой стали, еще два класса: ледебуритньш (карбидный) и ферритный. Наличие карбидного класса характерно для стали, легированной карбидообразующишд элементами; такая сталь очень тверда и идет на изготовление инструментов.

Таким образом, легированная сталь в зависимости от структуры и состояния, получаемых при охлаждении на воздухе, делится на пять классов (не включая промежуточных): перлитный, мартенситный, аустенитный, карбидный и ферритный.

Конструкционную сталь применяют для изготовления деталей машин; она в свою очередь делится на цементируемую (подвергаемую цементации) и улучшаемую (подвергаемую улучшению — закалке и высокому отпуску).

Инструментальную сталь применяют для изготовления режущего, измерительного, штампового и другого инструмента.

К сталям с особыми свойствами относят: нержавеющие, жаростойкие, кислотостойкие, износоустойчивые, с особыми магнитными и электрическими свойствами и т. д.

Для обозначения легированной стали той или иной марки применяется определенное сочетание цифр и букв. Для стали конструкционной легированной принята маркировка, по которой первые две цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы — наличие соответствующих легирующих элементов, а цифры, следующие за буквами, — процентное содержание этих компонентов в стали. Если после какой-либо буквы отсутствует цифра, то это значит, что содержание данного элемента в стали примерно равно 1%.

Например, марка 35Х обозначает хромовую сталь, содержащую около 0,35%С и 1%Сг; марка 45Г2 обозначает марганцевую сталь, содержащую около 0,45%Си2%Мп; марка ЗОХНЗ обозначает хромоникелевую сталь, содержащую около 0,3%С, 1%Сг и 3%Ni и т. д. Для стали инструментальной легированной порядок маркировки по легирующим компонентам тот же, что и для конструкционной, но количество углерода указывается первой цифрой в десятых, а не в сотых долях процента.

Если цифра отсутствует, то сталь содержит около или более 1 % углерода.

Для обозначения высококачественной стали в конце маркировки добавляют букву А. Высококачественная сталь содержит меньше серы и фосфора, чем обычная качественная.

Некоторые стали специального назначения имеют особую маркировку из букв, которые ставятся впереди: III — шарикоподшипниковая, Р — быстрорежущая, Ж — хромовая нержавеющая ферритного класса, Я — хромоникелевая нержавеющая аустенитного класса, Е — электротехническая сталь.

Реклама:

Конструкционная легированная сталь

Источник: http://pereosnastka.ru/articles/klassifikatsiya-i-markirovka-legirovannoi-stali